川東南地區海相頁巖氣層優質泥頁巖厚度及展布預測

2017-12-01 01:26:03蔡紫薇蔣旭東

科技與創新 2017年23期

蔡紫薇，蔣旭東，何沂

（成都理工大學地球物理學院，四川成都 610059）

蔡紫薇，蔣旭東，何沂

（成都理工大學地球物理學院，四川成都 610059）

四川盆地的川東南區域下志留系龍馬溪組下段和奧陶系五峰組沉積了一套擁有一定厚度的海相暗黑色泥頁巖。含氣的優質泥頁巖儲層的特點是速度和密度變化小，且波阻抗響應不明顯，所以，在進行優質泥頁巖的定量預測上使用常規波阻抗反演技術有一定的困難。因此，使用擬聲波反演進行優質泥頁巖定量預測成為常態。自然伽馬曲線對巖性的變化比較敏感，將自然伽馬曲線和原始聲波曲線構建成能反映儲層橫向變化的擬聲波曲線，并進行基于模型的測井約束反演。預測結果表明，龍馬溪組—五峰組優質泥頁巖厚度分布比較均勻，擬聲波反演預測結果與測井所得實測結果基本一致，同時，龍馬溪組—五峰組優質泥頁巖的展布特征也得到了有效刻畫。

川東南地區；擬聲波反演；測井約束；頁巖氣

1 背景闡述

頁巖氣甜點中的地質甜點，是指進行勘探評價的頁巖目的層中頁巖氣有利含氣富集的面積和厚度，其核心指標是指頁巖儲層中含氣量的大小，主要的構成要素包括頁巖厚度、有機質類型與豐度、有機質成熟度、儲集物性、含氣性等。因此，控制頁巖氣層聚集的關鍵因素是頁巖的厚度和埋深，且頁巖有效厚度越大，對頁巖氣的聚集越有利。

地震反演在地震勘探中屬于核心技術，目前，測井約束反演是應用較為廣泛的反演方法。但是，測井約束反演方法主要取決于原始資料的質量，比如測井曲線的可靠性等，因此，反演結果存在一定的誤差[5]。由于該問題的存在，本文選擇了基于模型的擬聲波反演方法對該區域進行研究，即將原始的AC曲線與能夠反映巖性變化的GR曲線相結合，通過反演得到較高分辨率的反演剖面，取得了較好的成果。

2 優質泥頁巖儲層特征

四川盆地地區的頁巖主要為深水陸棚沉積的黑色泥頁巖，含碳質泥頁巖，含粉砂質泥頁巖。在本文的研究區川東南地區的某探區內，目的層為龍馬溪組—五峰組，其主要巖性組合以深灰—灰黑色泥巖、含灰泥巖、含粉砂泥巖為主，夾薄層灰色泥質粉砂巖、含灰泥質粉砂巖。砂巖類單層厚度最大0.27 m，累計厚度0.71 m，占本組地層總厚度的0.2%；泥巖類單層厚度最大為58.47 m，累計厚度156.05 m，占本組地層總厚度的99.8%，砂、泥巖總厚度比例為0.002∶1.志留系龍馬溪組—奧陶系五峰組巖性統計情況如圖1所示。

根據研究區內A，B兩口井的資料分析，龍馬溪組—五峰組泥頁巖含氣量從上往下逐漸增高，且龍馬溪組底部至五峰組含氣量最高。A井的志留系龍馬溪組—奧陶系五峰組的測井綜合解釋Ⅰ類泥頁巖氣層為3.58 m，Ⅱ類泥頁巖氣層為20.1 m，Ⅲ類泥頁巖氣層為38 m。而在地質甜點上，一般規定TOC%≥2%可算為優質泥頁巖，因此，將A井的Ⅰ類、Ⅱ類泥頁巖氣層的厚度作為優質泥頁巖厚度，即23.68 m；B井志留系龍馬溪組—奧陶系五峰組測井綜合解釋的優質泥頁巖厚度為30.5 m。

通過對井資料的詳細分析，將目的層段的龍馬溪組—五峰組進行了更為精細的小層劃分。將龍馬溪組分為上段和下段，上段為龍二—龍三段，厚度為60 m左右，余下的為龍馬溪組下段，即龍一段，為主要儲層預測的目的層段。其中，龍一段又主要分為3個亞段，一亞段巖性主要為灰黑色碳質泥頁巖、含碳泥頁巖，而我們的研究重點主要是龍一段一亞段—五峰組。

圖1 志留系龍馬溪組—奧陶系五峰組巖性統計圖

3 擬聲波反演方法的原理及技術

3.1 擬聲波反演的基本原理

擬聲波反演技術將信息優化、非線性理論融入反演之中，突破常規地震分辨率的局限，追求地震頻帶寬度（有效頻帶）以外的高分辨率。它采用分形、分維的算法在地震記錄上逐道取平均值、偏差、維數等能反映儲層空間變化的有用信息，將提取的儲層各向異性信息與層序地層模型結合起來，控制測井曲線外推的部分。通過反復標定和校正，建立復雜可靠的地質模型，之后做擬聲波反演，最終獲得對儲層巖性、物性反映較為敏感的高分辨率擬聲波波阻抗數據體[7]。

3.2 擬聲波反演思路

在該研究區域內，在對地質特征的研究和鉆井、測井、地震等相關資料深入分析的基礎上，采納了基于原始聲波曲線和自然伽馬曲線重構的基礎上，對該區域進行高分辨率測井約束反演。其基本思路是：利用聲波測井曲線，將反映地層巖性變化比較敏感的自然電位、自然伽馬、電阻率等多種測井信息有效融合，并轉換成具有聲波量綱的擬聲波曲線[3]，使其不僅含有聲波的低頻信息，還具有前面所說的各種曲線的高頻信息。以擬聲波曲線所得的高頻信息作為約束條件[5]，建立初始模型，針對對該區域的分析，反復調整初始模型參數，最終得到高分辨率的波阻抗反演剖面。

4 擬聲波反演

4.1 測井曲線校正及歸一化

由于井眼垮塌，使得單發單收聲系所測得的聲波曲線、密度曲線等與地層的實際情況不符，嚴重影響井震標定結果和地震反演中建立的初始模型的精度。此外，受測量環境的影響，在儀器誤差或井徑垮塌等外界因素的作用下，在不同井里測得的測井曲線存在一定的誤差，因此，要校正測井曲線，將不同井里測得的同類井曲線校正到統一的范圍里，然后再進行擬聲波反演。

圖2 AC曲線與DEN交匯圖

圖3 擬聲波曲線與DEN交匯圖

4.2 擬聲波曲線構建

對研究區進行巖石物理分析是進行擬聲波反演的基礎。通過對單井儲層段和非儲層段的測井資料的研究，發現龍二—龍三段與龍一段的速度差異并不明顯，所以，原始聲波曲線在該研究區域內對儲層的響應不明顯。通過對測井資料的仔細研究，發現自然伽馬曲線對巖性的變化敏感度很高，響應特征明顯，能夠很好地區分出砂泥巖段。但是，由于沒有聲波信息，所以，在曲線歸一化的基礎上，通過聲波曲線的低頻信息結合自然伽馬的高頻信息來做擬聲波曲線[4]。這樣，既保存了聲波信息，又能很好地辨認出優質泥頁巖。AC曲線與DEN交匯圖、擬聲波曲線與DEN交匯圖如圖2、圖3所示。

5 反演及效果分析

在對該區域內的地震數據和測井數據精細標定的基礎上，進行測井約束的高分辨率反演。使用原始聲波曲線和擬聲波曲線進行反演，對比得到的結果，發現擬聲波反演的效果要比原始聲波反演的效果更好，分辨率更高。從圖4的結果對比圖中可以看出，擬聲波反演對巖性的預測更為準確，更能突出巖性的變化和地質規律，同時，龍馬溪組上下段分段明顯，也可以看出龍馬溪組下段的一、二、三亞段，結果準確、可靠。通過對擬聲波曲線反演得到的阻抗體進行厚度提取，從井上的統計值中可以看出反演結果可靠，A，B兩井處的厚度預測值與實際誤差很小，達到了預測誤差的要求。應用擬聲波反演方法能夠更精細地預測優質泥頁巖厚度，并且可以得到優質泥頁巖發育的展布特征的刻畫。泥頁巖反演結果連井剖面如圖4所示。優質泥頁巖實測與預測對比情況如表1所示。